闭环一致双目主动视觉汽车形貌全局自由重建系统的制作方法

本实用新型涉及一种汽车检测领域的测量设备，更具体的说，它是一种闭环一致双目主动视觉汽车形貌全局自由重建系统。

背景技术：

近年来，形貌测量技术是光学检测和视觉领域中最重要的技术之一。目前，汽车形貌的信息获取对汽车生产制造、汽车维修、汽车检测等领域具有重要的研究意义和应用价值。然而，使用摄像机成像只能生成没有深度信息的2D图像，如何利用摄像机方便快捷的获取车辆3D空间的真实形貌就非常重要。为了实现高精度的汽车形貌的三维重建，克服传统结构光技术无法对摄像机观察不到的汽车内部表面进行精确重建的问题，设计了一种基于柱面靶标的双目主动视觉汽车形貌全局自由重建系统，构建了双目主动视觉汽车形貌全局自由重建的闭环一致标定原则，实现了汽车形貌全局自由精确重建。

技术实现要素：

本实用新型针对传统结构光技术无法对摄像机观察不到的汽车内部表面进行精确重建的问题，提出了一种闭环一致双目主动视觉汽车形貌全局自由重建系统。该系统主要由三部工业摄像机、柱面靶标、一个与左右摄像机相对位置不变的面结构光等构成，以双目视觉和结构光为基础，采用闭环一致的标定重建方法实现汽车形貌的重建解算。

结合说明书附图，本实用新型采用如下技术方案予以实现:

闭环一致双目主动视觉汽车形貌全局自由重建系统包括有三维靶标、外部摄像机、摄像机支架、右摄像机、柱面靶标、左摄像机、螺纹杆、激光器、连接杆与固定座；

三维靶标放置在地面上，摄像机支架放置在地面上，外部摄像机通过夹具装夹在摄像机支架的顶部，柱面靶标放置在地面上，螺纹杆穿过柱面靶标上部的两个螺纹孔与柱面靶标螺纹连接，左摄像机和右摄像机分别通过螺纹固定连接在螺纹杆的左右两端，固定座通过两个U形螺栓与螺纹杆固定连接，连接杆的球头与固定座的圆柱内侧的内球面过渡配合连接，激光器与连接杆的短圆柱螺纹连接。

技术方案中所述的三维靶标是由三块矩形钢板焊接而成的零件，内表面粘贴有纹理图片。

技术方案中所述的外部摄像机为具有窄带滤光片的广角摄像机。

技术方案中所述的右摄像机为具有窄带滤光片的广角摄像机。

技术方案中所述的柱面靶标是一个空心圆柱，外表面粘贴有纹理图片，上部加工两个螺纹孔。

技术方案中所述的左摄像机为具有窄带滤光片的广角摄像机。

技术方案中所述的螺纹杆为加工有外螺纹的圆杆。

技术方案中所述的激光器为可发射一个面激光的圆柱形零件，激光器发出的激光波长与右摄像机、左摄像机、外部摄像机的窄带滤光片的带通波长一致。

技术方案中所述的连接杆由一个钢制的球头和钢制的短圆柱焊接而成，短圆柱外表面加工有螺纹。

技术方案中所述的固定座由一个圆形底座和一个圆柱焊接而成，圆柱内侧加工有内球面，圆形底座加工有四个通孔。

本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型的方法主要采用闭环一致性进行解算，通过闭环转换把在三维靶标1坐标系下的激光点XiⅠ转换到外部摄像机2坐标系下进行三维坐标XiⅤ重建。求解中共用到四个闭环，闭环一包括三维靶标1、外部摄像机2和柱面靶标5，闭环二包括三维靶标1、右摄像机4和左摄像机6，闭环三包括三维靶标1、右摄像机4和柱面靶标5，闭环四包括三维靶标1、左摄像机6和柱面靶标5。闭环之间相互约束，提高了解算的精度。

(2)本实用新型在双目视觉的基础上增添了第三个摄像机即外部摄像机2。优点在于外部摄像机2只需要知道与柱面靶标5之间的转换关系即可把激光交点的坐标在外部摄像机2的坐标系下进行重建。而右摄像机4、柱面靶标5、左摄像机6和激光器8所组成的组合体可以移动扫描，重建的视野更宽，可扫描的位置更广，并且可以扫描重建外部摄像机2视场范围之外的区域，对于汽车车身内部外部摄像机2不易直接观测到的区域重建具有显著的重建效果。

(3)本实用新型采用双目立体匹配与激光主动视觉相结合的方法，采用了具有像平面投影各向均匀一致的柱面靶标5作为外部摄像机2的参考物体，实现了柱面靶标5特征点的高精度提取，并将柱面靶标5与左摄像机6、右摄像机4和激光器8组合装配的方法，使设备的通用性得到提高，并减少了设备的占地面积和操作程序。

附图说明

图1是闭环一致双目主动视觉汽车形貌全局自由重建系统的标定轴测图；

图2是闭环一致双目主动视觉汽车形貌全局自由重建系统的重建轴测图；

图3是闭环一致双目主动视觉汽车形貌全局自由重建系统中摄像机支架3的轴测图；

图4是闭环一致双目主动视觉汽车形貌全局自由重建系统中柱面靶标5的轴测图；

图5是闭环一致双目主动视觉汽车形貌全局自由重建系统中螺纹杆7的轴测图；

图6是闭环一致双目主动视觉汽车形貌全局自由重建系统中激光器8的轴测图；

图7是闭环一致双目主动视觉汽车形貌全局自由重建系统中连接杆9的轴测图；

图8是闭环一致双目主动视觉汽车形貌全局自由重建系统中固定座10的轴测图；

图中：1.三维靶标，2.外部摄像机，3.摄像机支架，4.右摄像机，5.柱面靶标，6.左摄像机，7.螺纹杆，8.激光器，9.连接杆，10.固定座。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的详细描述:

参阅图1至图8，闭环一致双目主动视觉汽车形貌全局自由重建系统包括有三维靶标1、外部摄像机2、摄像机支架3、右摄像机4、柱面靶标5、左摄像机6、螺纹杆7、激光器8、连接杆9与固定座10。

三维靶标1是由三块矩形钢板焊接而成的零件，内表面粘贴有纹理图片，三维靶标1放置在地面上。外部摄像机2、右摄像机4、左摄像机6为具有窄带滤光片的广角摄像机。摄像机支架3放置在地面上，外部摄像机2通过夹具装夹在摄像机支架3的顶部。柱面靶标5是一个空心圆柱，外表面粘贴有纹理图片，上部加工两个螺纹孔，柱面靶标5放置在地面上。螺纹杆7为加工有外螺纹的圆杆，螺纹杆7穿过柱面靶标5上部的两个螺纹孔与柱面靶标5螺纹连接，左摄像机6和右摄像机4分别通过螺纹固定连接在螺纹杆7的左右两端。固定座10由一个圆形底座和一个圆柱焊接而成，圆柱内侧加工有内球面，圆形底座加工有四个通孔，固定座10通过两个U形螺栓与螺纹杆7固定连接，连接杆9由一个钢制的球头和钢制的短圆柱焊接而成，短圆柱外表面加工有螺纹，连接杆9的球头与固定座10的圆柱内侧的内球面过渡配合连接，激光器8为可发射一个面激光的圆柱形零件，激光器8发出的激光波长与右摄像机4、左摄像机6、外部摄像机2的窄带滤光片的带通波长一致，激光器8与连接杆9的短圆柱螺纹连接。